Transmissão digital e PCM30 v.2006 - sj.ifsc.edu.brfabiosouza/Tecnologo/Telefonia...
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO CEFET/SC - Unidade de São José Curso Técnico em Telecomunicações
Telefonia Digital
Multiplexação por divisão de tempo e Transmissão digital PDH e SDH
Marcos Moecke e
Saul Caetano Silva
São José - SC, 2006
CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES CEFETSC/SJ
V.2006 1
CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES CEFETSC/SJ
V.2006 2
SUMÁRIO
22.. MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO PPOORR DDIIVVIISSÃÃOO DDEE TTEEMMPPOO EE TTRRAANNSSMMIISSSSÃÃOO
DDIIGGIITTAALL........................................................................................................................................................................................................ 44
22..11 IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO.. .......................................................................................................................................................................................... 44 22..22 TTIIPPOOSS DDEE MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO............................................................................................................................................ 55
22..22..11 MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO PPOORR DDIIVVIISSÃÃOO DDEE FFRREEQQÜÜÊÊNNCCIIAASS ((FFDDMM)) .............................. 55 22..22..22 MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO PPOORR DDIIVVIISSÃÃOO DDEE TTEEMMPPOO ((TTDDMM)) .................................................... 66 22..22..33 MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO PPOORR DDIIVVIISSÃÃOO DDEE CCOOMMPPRRIIMMEENNTTOO DDEE OONNDDAA
((WWDDMM)) .......................................................................................................................................................................................... 66 22..33 OO EESSPPEECCTTRROO DDOO SSIINNAALL MMUULLTTIIPPLLEEXXAADDOO...................................................................................................... 77 22..44 PPAARRÂÂMMEETTRROOSS DDAA MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO TTDDMM//PPCCMM........................................................................ 88 22..55 VVAANNTTAAGGEENNSS EE DDEESSVVAANNTTAAGGEENNSS DDAA MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO TTDDMM//PPCCMM.. ............ 99 22..66 EESSTTRRUUTTUURRAA FFÍÍSSIICCAA DDEE UUMM SSIISSTTEEMMAA DDEE TTRRAANNSSMMIISSSSÃÃOO TTDDMM//PPCCMM...... 1100 22..77 EESSTTRRUUTTUURRAA LLÓÓGGIICCAA DDOO SSIISSTTEEMMAA TTDDMM//PPCCMM .......................................................................... 1100
22..77..11 OORRGGAANNIIZZAAÇÇÃÃOO DDOO QQUUAADDRROO...................................................................................................................... 1100 22..77..22 AALLIINNHHAAMMEENNTTOO DDOO QQUUAADDRROO...................................................................................................................... 1122 22..77..33 SSIINNAALLIIZZAAÇÇÃÃOO .................................................................................................................................................................... 1133
22..88 SSIISSTTEEMMAASS PPCCMM DDEE 11AA OORRDDEEMM................................................................................................................................ 1144 22..88..11 SSIISSTTEEMMAA PPCCMM2244 ((IITTUU--TT GG..773333//770066)) ...................................................................................... 1144 22..88..22 SSIISSTTEEMMAA PPCCMM3300 ((IITTUU--TT GG773322//770066)) ........................................................................................ 1166 22..88..33 CCOOMMPPAARRAAÇÇÃÃOO DDOOSS SSIISSTTEEMMAASS PPCCMM DDEE 11AA OORRDDEEMM.. .............................................. 1199
22..99 HHIIEERRAARRQQUUIIAA DDIIGGIITTAALL PPLLEESSIIÓÓCCRROONNAA -- PPDDHH .............................................................................. 2200 22..99..11 HHIIEERRAARRQQUUIIAASS PPLLEESSIIÓÓCCRROONNAASS EE SSEEUUSS PPOONNTTOOSS DDEE IINNTTEERRFFAACCEE............ 2222 22..99..22 PPRROOCCEESSSSOO DDEE JJUUSSTTIIFFIICCAAÇÇÃÃOO .................................................................................................................... 2222 22..99..33 HHIIEERRAARRQQUUIIAA DDIIGGIITTAALL PPLLEESSIIÓÓCCRROONNAA EEUURROOPPÉÉIIAA ...................................................... 2244
22..1100 HHIIEERRAARRQQUUIIAA DDIIGGIITTAALL SSÍÍNNCCRROONNAA -- SSDDHH ............................................................................................ 2255 22..1100..11 MMAAPPEEAAMMEENNTTOO DDOOSS TTRRIIBBUUTTÁÁRRIIOOSS PPDDHH .......................................................................... 2266 22..1100..22 MMUULLTTIIPPLLEEXXAAÇÇÃÃOO DDOOSS TTRRIIBBUUTTÁÁRRIIOOSS PPDDHH ................................................................ 2277 22..1100..33 QQUUAADDRROO SSTTMM--11.................................................................................................................................................. 3300 22..1100..44 QQUUAADDRROO SSTTMM--NN................................................................................................................................................ 3311 22..1100..55 VVAANNTTAAGGEENNSS DDAA SSDDHH.................................................................................................................................. 3322
22..1111 SSIINNCCRROONNIIZZAAÇÇÃÃOO DDAA RREEDDEE ............................................................................................................................................ 3322 22..1111..11 PPLLEESSIIÓÓCCRROONNAA .......................................................................................................................................................... 3344 22..1111..22 BBIITTSS DDEE EENNCCHHIIMMEENNTTOO AAOO LLOONNGGOO DDEE TTOODDAA AA RREEDDEE ...................................... 3344 22..1111..33 SSIINNCCRROONNIIZZAAÇÇÃÃOO MMÚÚTTUUAA ........................................................................................................................ 3355 22..1111..44 SSIINNCCRROONNIIZZAAÇÇÃÃOO MMEESSTTRREE .................................................................................................................... 3355 22..1111..55 SSIINNCCRROONNIIZZAAÇÇÃÃOO MMEESSTTRREE--EESSCCRRAAVVOO.. ................................................................................ 3355 22..1111..66 RREEDDEE CCOOMMUUTTAADDAA AA PPAACCOOTTEESS........................................................................................................ 3366
22..1122 UUTTIILLIIZZAAÇÇÃÃOO DDOOSS MMEEIIOOSS PPAARRAA AA TTRRAANNSSMMIISSSSÃÃOO DDIIGGIITTAALL.......................................... 3366
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V.2006 3
22..1133 CCOOMMPPOONNEENNTTEESS DDAA RREEDDEE SSDDHH................................................................................................................................ 3388 22..1133..11 RREEGGEENNEERRAADDOORR ...................................................................................................................................................... 3388 22..1133..22 EEQQUUIIPPAAMMEENNTTOO PPDDHH PPRRIIMMÁÁRRIIOO .................................................................................................... 3399 22..1133..33 TTEERRMMIINNAAIISS DDEE LLIINNHHAA ((MMUULLTTIIPPLLEEXXAADDOORREESS)) .......................................................... 4400 22..1133..44 MMUULLTTIIPPLLEEXXAADDOORREESS AADDMM ((AADDDD AANNDD DDRROOPP))........................................................ 4400 22..1133..55 DDIIGGIITTAALL CCRROOSSSS CCOONNNNEECCTTSS((DDXXCC)) ........................................................................................ 4411 22..1133..66 AANNEELL SSDDHH.................................................................................................................................................................... 4411
22..1144 TTEECCNNOOLLOOGGIIAA WWDDMM................................................................................................................................................................ 4422 22..1155 CCOOMMPPOONNEENNTTEESS DDEE RREEDDEESS WWDDMM ...................................................................................................................... 4455 22..1166 RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS BBIIBBLLIIOOGGRRÁÁFFIICCAASS .......................................................................................................................... 4488
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V.2006 4
22.. MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO E TRANSMISSÃO DIGITAL
22..11 Introdução.
A multiplexação é uma operação que consiste em agrupar vários canais de
informação não relacionados, de modo a transmiti-los simultaneamente em
um mesmo meio físico (cabo, enlace de rádio, satélite, fibra ótica, etc.) sem
que haja mistura ou interferência dos canais. A demultiplexação é a
separação dos canais, recuperando a informação individual de cada canal.
Os motivos econômicos são os que determinam o uso da multiplexação nas
mais diversas situações. Apesar de um sistema que utiliza a multiplexação
necessitar de mais equipamentos, muitas vezes o custo do equipamento
multiplexador pode ser compensado pela economia gerada ao se
compartilhar um mesmo meio de transmissão com z canais, conforme mostra
a Figura 2.1.
Cmeio = Custo unitário do meio Cl = Custo do meio total Cmux = Custo do multiplexador z = Número de canais d = Distância
Viabilidade econômica da multiplexação
Distância (d)
com multiplexação
sem multiplexação
Custo por canal
m u xCz
22m u x m e i oC C d
Cz
+ ×=
1 2 m e i oC C d= ×
Figura 2.1 - Aspectos Econômicos do uso da Multiplexação.
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V.2006 5
22..22 Tipos de Multiplexação
Canal
.
.
Cz
C2
C1
meio único para transmissão
Mul
tiple
xado
r
Dem
ultip
lexa
dor
Canal
.
.
Cz
C2
C1
C1, C2, C3, ... Cz
Figura 2.2 - Principio de multiplexação.
Existem basicamente três tipos de multiplexação, que são a multiplexação por
divisão do espectro de freqüências, a multiplexação por divisão do tempo e a
multiplexação por divisão de comprimento de onda.
22..22..11 Multiplexação por divisão de freqüências (FDM)
Na multiplexação por divisão de freqüências é designada uma faixa de
freqüência para cada canal. O sinal deve ser deslocado em freqüência para
sua posição antes de ser realizada a multiplexação dos canais. O
deslocamento do canal até uma posição específica do espectro de
freqüências é feito através de um processo de modulação. Este processo
deve ser feito de tal forma que o sinal modulado não interfira em outros canais
multiplexados.
A multiplexação FDM é basicamente uma separação em freqüência dos z
canais a serem multiplexados, resultando em uma sobreposição no tempo
dos sinais.
Em telefonia, a FDM é implementada através de modulação AM - SSB, sendo
designada uma faixa de 4 kHz para cada canal telefônico (300 a 3400 Hz).
f
z × Banda do canal
Banda docanal
z54321
Figura 2.3 - Multiplexação por Divisão de Freqüências.
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22..22..22 Multiplexação por divisão de tempo (TDM)
Na multiplexação por divisão de tempo os z canais digitais (amostrados e
codificados em PCM) são intercalados periodicamente. A criação do sinal
TDM é feita através da amostragem sincronizada de diversos canais, sendo
que os pulsos de cada canal são deslocados no tempo em relação aos
outros.
Sinal 2
Sinal 3Sinal 1
Número do canalTaQuadro
t
321 321 321
PAM
Multip
Sinal 1
Sinal 2
Sinal 3 t3
t2
t1
Figura 2.4 - Multiplexação por Divisão de Tempo com modulação PAM.
Os z canais distribuídos no tempo formam um quadro (frame) cuja duração
deve ser igual ao período de amostragem (Ta).
O tipo de modulação por pulsos a ser utilizada pode ser analógica (PAM,
PWM, PPM) ou digital (PCM).
Na multiplexação TDM, os canais ficam separados no tempo e sobrepostos
em freqüência.
Como o tempo é um valor relativo, a TDM necessita de um ponto de
referência no quadro, para que o receptor possa ser sincronizado em
freqüência e fase de forma a poder extrair o sinal correspondente a cada
canal. Este sincronismo é obtido pela envio periódico de um sinal de
referência.
22..22..33 Multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM)
A multiplexação por divisão de comprimento de onda é utilizada em sistema
com fibras óticas, em conjunto com a multiplexação TDM, visando ampliar o
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V.2006 7
uso da fibra com taxas de transmissão maiores. Nesta multiplexação cada
sinal TDM é transformado em um comprimento de onda diferente através de
diodos LASER, e transmitido em uma única fibra. O número de comprimento
de ondas multiplexadas utilizadas são 2λ, 4λ, 16λ, 40λ, 64λ sendo as taxas
de TDM 2.5Gbit/s, 10 Gbit/s e 40 Gbit/s.
22..33 O espectro do sinal multiplexado.
No capítulo anterior, analisamos o espectro de um trem de pulsos e
obtivemos uma série de impulsos nas freqüências harmônicas da freqüência
de amostragem com a amplitude dada pela função de amostragem
AdSa(ndπ). Do estudo da Transformação de Fourier, sabe-se pela
Propriedade do deslocamento que o deslocamento de uma função f(t) no
tempo de t0, faz com que o espectro de amplitude |F(w)| permaneça
inalterado, e o seu espectro de fase é alterado de -wt0.
0 tf (Hz)2k 4k
0
A
3k1k
0 t f (Hz)2k 4k0
A
3k1k
Ta= 1ms
SINAL 1
0 t 3k f (Hz)2k 4k0
A
1k
SINAL 2
TDM doSINAL 1 eSINAL 2
Figura 2.5 - Determinação do espectro de freqüência de um sinal TDM.
No exemplo da Figura 2.5 é mostrada a multiplexação TDM das amostras de
dois sinais. O sinal 1 é amostrado por um trem de pulsos com ciclo de
trabalho d = 0,25 e período T= 1ms, e o sinal 2 por um trem de pulsos
atrasado de 0,5ms em relação ao primeiro. Em ambos os casos, o espectro
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de freqüência do sinal amostrado tem o mesmo módulo, porém a fase é
diferente. Aplicando a Propriedade do deslocamento, podemos determinar
que a fase do segundo sinal φ = 0 para n = 0, 2, 4… e φ = π para n = 1, 3, 5….
Como φ = π corresponde à inversão da polaridade do sinal, o espectro do
segundo sinal pode também ser representado como tendo uma fase nula, e
um espectro de amplitude com sinais alternados entre positivo e negativo,
conforme é mostrado na Figura 2.5. A multiplexação TDM destes sinais é a
soma dos sinais no tempo. O espectro do sinal TDM é obtido pela soma dos
espectros dos sinais, desde que os sinais não possuam valores diferentes de
zero ao mesmo tempo.
22..44 Parâmetros da multiplexação TDM/PCM.
A multiplexação TDM é geralmente utilizada em conjunto com a modulação
PCM das amostras, possuindo os seguintes parâmetros:
• Taxa de transmissão global de bits (D)
• Número de canais multiplexados (z)
• Estrutura do quadro - seqüência em que os símbolos dos canais e
símbolos auxiliares aparecem no tempo. Repete-se a cada período de
amostragem
Ta = 1 / fa (125 µs).
• Parâmetros da modulação digital - freqüência de amostragem fa (8kHz), lei
de quantização (Lei A ou µ), código (binário simétrico), número de níveis
de quantização (256 níveis) e número de bits utilizados por canal n (8 bits).
• Parâmetros de transmissão - meio, modo de transmissão, taxa de
símbolos (baud rate), probabilidade de erro, código de linha.
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V.2006 9
22..55 Vantagens e desvantagens da multiplexação
TDM/PCM.
A principal vantagem do uso da TDM/PCM é a possibilidade de regenerar a
informação transmitida durante a transmissão. Por isso, mesmo na presença
de ruído pode-se assegurar uma excelente qualidade de transmissão,
independente da distância da transmissão.
Outras vantagens da multiplexação TDM/PCM são: melhor uso da rede
telefônica já instalada através do aumento no número de circuitos; maior
facilidade de integração de circuitos, e melhor estabilidade quando comparado
com o FDM; permitir a integração de diversos serviços (voz, imagem, dados,
etc.) em uma Rede Digital de Serviços Integrados - RDSI1; utilização da fibra
ótica como meio de transmissão.
A grande desvantagem do TDM/PCM é a necessidade de uma largura de
banda maior que nos outros sistemas. No entanto um sistema TDM/PCM
pode utilizar um meio de transmissão com péssimas qualidades (atenuação,
diafonia, ruído) desde que o tenha largura de banda suficiente. A largura de
banda (B) necessária para transmitir a uma taxa de bits (D) para fins práticos
é dada pela equação:
B = 0.8 x D
Como exemplo, na transmissão de voz em um sistema analógico é
necessário uma largura de banda de 3100 Hz, enquanto que para a
transmissão digital da voz a largura de banda necessária é de 51 kHz.
À medida que são multiplexados mais canais de voz através de TDM, os
pulsos que transmitem as amostras ficam mais estreitos, aumentando assim a
largura da banda necessária. Se tivermos 32 canais de 64 kbit/s
multiplexados, será necessária no mínimo uma largura de banda de 1.6 MHz.
1 ISDN - Integrated Service Digital Network
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22..66 Estrutura Física de um sistema de transmissão
TDM/PCM
Um sistema TDM/PCM típico ligado a dois pares de fios trançados (ou cabos
coaxiais) é composto dos seguintes módulos:
• Equipamento Terminal: está situado nos dois extremos da linha, tem a
função de realizar a multiplexação e demultiplexação por divisão de tempo
dos canais TDM. Além disso, realiza as funções de interface como:
sinalização, adaptação de níveis de tensão, adaptação de impedância,
monitoração, sincronização e alimentação.
• Equipamento de Linha ou Regenerador: está distribuído ao longo da linha
em intervalos regulares, e tem a função de regenerar o sinal que carrega a
informação.
Os sistemas TDM/PCM usam sempre circuitos a quatro fios, sendo dois fios
para a transmissão do sinal TDM/PCM e dois fios para a recepção.
Canal
.
.
z
2
1 d
2 fios
2 fios
Equipamento Terminal
Equipamento Terminal
Equipamentos de Linha ou Regeneradores
Canal
.
.
z
2
1
Dem
ultip
lexa
dor
Mul
tiple
xado
r
Mul
tiple
xado
r D
emul
tiple
xado
r
Figura 2.6 - Estrutura Física do TDM/PCM.
22..77 Estrutura lógica do sistema TDM/PCM
22..77..11 Organização do Quadro
Cada canal digital em um sistema TDM/PCM utiliza o mesmo número de bits
b que correspondem à amostra codificada ou parte de uma mensagem digital.
Ao conjunto de bits ou bit isolado destinado a cada canal denominamos de
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intervalo de tempo de canal ITC ou timeslot. A repetição dos grupos de b bits
pertencentes a cada canal ocorre após um período de amostragem Ta, de
forma que a taxa de transmissão de bits por canal é dada pela equação:
No caso do PCM telefônico, temos oito bits por canal e uma freqüência de
amostragem de 8kHz. Portanto a taxa de transmissão de bits é de 64000
bits/s (64 kbit/s).
Quando os z canais são multiplexados na forma TDM, o conjunto das z
palavras de b bits acrescido dos bits auxiliares, constitui um quadro. Em
telefonia, a duração de um quadro é 125 µs.
A organização do quadro determina a forma como os bits dos canais e bits
auxiliares são distribuídos:
• Intercalação de Palavras: neste caso o quadro é dividido em z timeslot,
onde cada timeslot contém os b bits de cada canal. A multiplexação é
feita através do envio de uma palavra de cada canal.
• Intercalação de Bits: O quadro é dividido em b grupos sendo que cada um
contém z bits. Cada grupo contém um bit de cada canal. A multiplexação é
feita através do envio de um bit de cada canal.
A intercalação de palavras ocorre nos sistemas PCM primários, uma vez que
está disponível separadamente o conjunto de oito bits referentes a cada
canal. Nos sistemas TDM de ordem superior geralmente é usada uma
intercalação de bits, uma vez que seus tributários são considerados como
sendo um fluxo contínuo de bits.
Ta
b
CANAL Z
CANAL I
a) Intercalação de palavras
CANAL C
CANAL B
CANAL A321
Taz
bit b
b) Intercalação de bits
bit 3
bit 2
canal ibit bbit 1i
i
i
21
Figura 2.7 - Estruturas de quadro.
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22..77..22 Alinhamento do Quadro
O alinhamento do quadro é uma operação que consiste em sincronizar o
receptor em freqüência e fase com os ciclos de símbolos recebidos. Esta
operação deve ser realizada cada vez que o receptor é ligado, e
periodicamente para detectar eventuais perdas de sincronismo.
Para criar a referência de tempo necessária para sincronização do quadro, é
utilizado um padrão de bits que se repete periodicamente no quadro.
As principais considerações na escolha do procedimento e padrões de
alinhamento são: o tempo necessário para estabelecer o alinhamento; os
efeitos de erros nos canais sobre a manutenção do alinhamento; a imunidade
do padrão a imitações por deslocamento no tempo dos bits; o número de bits
acrescidos na transmissão; a complexidade do circuito de alinhamento.
Os erros no padrão de alinhamento são utilizados como forma de monitorar o
desempenho da transmissão. Quando o número de erros ultrapassa certo
limite estabelecido é disparada uma condição de alarme.
A perda do alinhamento pode ser causada por: perda de sincronismo do
relógio local com o relógio da linha, causando perda ou duplicação de bits;
erros de bits criando falsas perdas de sincronismo.
O procedimento de alinhamento deve garantir que a ocorrência de uma falsa
perda de alinhamento não seja interpretada como perda de alinhamento.
Quando o receptor perde o alinhamento de quadro, as informações
transmitidas em todos os canais são perdidas, até que seja novamente feito o
alinhamento.
Em relação ao modo como o padrão esta localizado no quadro, ele pode ser:
• Padrão de bits agrupados: o padrão de alinhamento é um conjunto de v
bits consecutivos no começo do quadro.
• Padrão de bits distribuídos: o padrão de alinhamento é um conjunto de bits
que aparecem a intervalos regulares de tempo dentro de um quadro ou
em diversos quadros sucessivos.
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Uma forma alternativa de se conseguir alinhar o quadro é através da violação
do código de linha empregado, permitindo uma rápida identificação dos limites
do quadro. Uma das vantagens deste método é que o padrão de alinhamento
não pode ser produzido pelas informações transmitidas. Desta forma o
alinhamento ocorre imediatamente após o recebimento do padrão de
alinhamento, bem como a perda do alinhamento é percebida imediatamente.
22..77..33 Sinalização
A sinalização tem por objetivo transmitir as informações auxiliares de uma
estação comutadora para outra estação comutadora, de modo a controlar a
comutação e possibilitar o gerenciamento da rede.
A sinalização utilizada nos sistemas TDM/PCM pode ser feita das seguintes
formas:
• Sinalização por MFC: (para sinalização entre registradores - CAS2) A
mesma utilizada no sistema analógico, só que neste caso os sinais são
convertidos em digitais pelos Codecs.
• Sinalização no byte, canal por canal ("roubo de bits"): (para sinalização de
linha - CAS) o bit menos significativo da palavra PCM é periodicamente
reservado para a sinalização, resultando em uma degradação
imperceptível na qualidade da transmissão telefônica, mas em uma
restrição muito grande para a transmissão de dados.
• Sinalização fora do byte, canal por canal: (para sinalização de linha - CAS)
Cada canal possui além dos bits da palavra PCM, mais um ou vários bits
para a sinalização, sendo que estes bits de sinalização podem estar
distribuídos ou agrupados.
• Sinalização por canal comum: (para sinalização de linha e entre
registradores - CCS3) um conjunto de bits é reservado para a sinalização
formando um canal de comunicação de dados. O canal de dados é
utilizado de acordo com a necessidade por todos os canais. A sinalização
2 CAS – Sinalização Associanda ao Canal 3 CCS – Sinalização por Canal Comum
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V.2006 14
é feita através de mensagens rotuladas, onde o rótulo indica o canal a qual
a mensagem pertence. Este tipo de sinalização é muito adequado para a
transmissão direta de informações auxiliares entre os processadores de
centrais CPA.
22..88 Sistemas PCM de 1a Ordem
Os sistemas de transmissão digital utilizados em telefonia são todos derivados
hierarquicamente de dois sistemas básicos de 1a ordens, que são o PCM24 e
PCM30.
22..88..11 Sistema PCM24 (ITU-T G.733/706)
Este sistema é utilizado no Japão, nos EUA e em todos os países cujo código
internacional é um, sendo também conhecido como sistema J1, T1 ou
sistema de 1.5M. Ele permite transmitir simultaneamente 24 canais de
64kbit/s, podendo ser canais de dados ou voz. Os canais de voz são
amostrados a 8kHz, utilizando a lei de compaixão µ com 8 bits para a
codificação das palavras PCM. Também existe a possibilidade de transmitir
48 canais de 32kbit/s (G.726) através do PCM24.
No PCM24 os canais são combinados através da intercalação de palavras,
formando uma seqüência ininterrupta de 192 bits. Para a formação do quadro
é adicionando um bit F no começo da seqüência. O bit adicional F é utilizado
para a transmissão do padrão de alinhamento de quadro e multiquadro (PAQ
e PAMQ). Ao todo o quadro possui 193 bits, resultando em uma taxa de
transmissão global de 1544 kbit/s (1,5 Mbit/s).
Quadro 125µs
b0 . . . b7
5,2 µs
timeslot i Canal i
64 kbit/s
F bit
adicional
timeslot 1 Canal 1 64 kbit/s
… …
… …
timeslot 24Canal 24 64 kbit/s
timeslot 23 Canal 23 64 kbit/s
timeslot 2Canal 2 64 kbit/s
t
Figura 2.8 - Estrutura do quadro do PCM24
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Para a formação do multiquadro existem duas possibilidades. Pode ser
usada uma estrutura formada por 12 quadros numerados de Q1 a Q12 que
completam todas os bits de sinalização (a, b) e palavra de alinhamento de
quadro e multiquadro (Super Frame), ou então uma estrutura formada por 24
quadros numerados de Q1 a Q24 que completam todos os bits de sinalização
(a, b, c, d) , palavra de alinhamento, CRC e canal de dados (Extended Super
Frame).
No primeiro caso o PAQ (101010) é transmitido no bit adicional dos quadros
ímpares (Q1, Q3, Q5 …), enquanto que o PAMQ (001110) é transmitido nos
quadros pares (Q2, Q4, Q6 …). Para alinhar o quadro e multiquadro é
necessário examinar seis bits separados de 386 bits uns dos outros, tornando
a tarefa de alinhamento bastante complexa. O tempo máximo para encontrar
o alinhamento no caso do Super Frame é de 50 ms, enquanto que no
Extended Super Frame é de 15 ms.
Uso do bit adicional x Uso dos bits dos timeslots 1 a 24
Quadro Palavra de
alinhamento de quadro
Palavra de alinhamento
de multiquadro
Canal 64kbit/s
Canal de sinalização
de linha
Q1 1 - b0 … b7 -
Q2 - 0 b0 … b7 -
Q3 0 - b0 … b7 -
Q4 - 0 b0 … b7 -
Q5 1 - b0 … b7 -
Q6 - 1 b1 … b7 b0 → canal a Q7 0 - b0 … b7 -
Q8 - 1 b0 … b7 -
Q9 1 - b0 … b7 -
Q10 - 1 b0 … b7 -
Q11 0 - b0 … b7 -
Q12 - 0 b1 … b7 b0 → canal b
Figura 2.9 - Estrutura do multiquadro do PCM24 (Super Frame)
Para a sinalização de alarme de perda de alinhamento, pode ser utilizado o bit
adicional (bit x = 1) do último quadro (Q12), ou através da mudança do
segundo bit de todos os canais de voz para 0.
Para a sinalização de linha de cada canal adota-se a técnica da sinalização
no byte, sendo que, a cada seis quadros (Q6 e Q12) utiliza-se o bit menos
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significativo (b0) de cada canal, para a transmissão da informação dos canais
de sinalização a e b da através de codificação digital R2.
Com a redução do número médio de bits por canal de 8 para 7 5/6, existe uma
perda de qualidade no sinal de voz, que correspondente a -1.8dB na relação
sinal/ruído, além de impossibilitar o seu uso na transmissão de dados a 8 bits.
Nos casos em que é utilizada a sinalização por canal comum, a estrutura do
multiquadro desaparece, e o bit auxiliar dos quadros pares forma um canal de
dados de 4 kbit/s. O uso da sinalização de canal comum faz com que os
canais de voz passam a ter sempre 8 bits, melhorando a qualidade do sinal
de voz.
22..88..22 Sistema PCM30 (ITU-T G732/706)
Este sistema é utilizado na Europa, América do Sul, na maioria dos países
incluindo os enlaces internacionais, sendo conhecido como sistema CEPT1,
E1 ou 2M. No PCM30 é possível transmitir simultaneamente 30 canais de
voz, amostrados a 8kHz, utilizando a Lei A em 13 segmentos na compansão
do sinal e 8 bits para a codificação das palavras PCM.
Os canais de voz são combinados através da intercalação de palavras,
formando um quadro de 30 palavras para os canais de voz e mais duas
palavras de 8 bits (timeslot 0 e 16) para as funções de alinhamento e
sinalização, de forma que o quadro possui 256 bits, resultando em uma taxa
de transmissão global de 2048 kbit/s (2 Mbit/s).
b0 b7
timeslot 17Canal17 64kbit/s
timeslot 16Canal
de Sinalização
timeslot 15Canal15 64kbit/s
timeslot 1 Canal1 64kbit/s
...
...
...
... timeslot 31
Canal31 64kbit/s
timeslot 0 Canal de
Alinhamento e Alarme
3,9 µs
bits
Quadro125µs
t
Figura 2.10 - Estrutura do quadro do PCM30
A estrutura de multiquadro é um conjunto de 16 quadros numerados de Q0 a
Q15, dentro da qual podemos observar as seguintes características:
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• A palavra de alinhamento de quadro (PAQ = “0011011”) são os bits b1 b2
b3 b4 b5 b6 b7 do timeslot 0 dos quadros pares Q0, Q2, Q4….
• A palavra de alinhamento de multiquadro (PAMQ = “0000”) são os bits b0
b1 b2 b3 do timeslot 16 do quadro Q0.
• Alarme de perda de alinhamento do multiquadro é o b5 do timeslot 16 do
quadro Q0.
• A palavra de serviço é formada pelos bits b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 do timeslot 0
dos quadros ímpares Q1, Q3, Q5…. O bit b1 da palavra de serviço é fixado
em 1 para evitar a simulação da PAQ. O bit b2 é utilizado para indicar
alarme remoto, onde 1 indica a presença de um dos seguintes alarmes:
falha na fonte, falha no CODEC, perda de alinhamento do quadro, perda
do sinal de entrada de 2.048 kbit/s, erro do sinal de alinhamento de quadro
superior a 10-3.
• A sinalização de linha é transmitida nos 8 bits do timeslot 16 dos quadros
Q1 a Q15. O significado dos bits muda conforme o número do quadro,
sendo que no quadro Qi os bits b0 b1 b2 b3 correspondem à sinalização de
linha do canal telefônico i e os bits b4 b5 b6 b7 correspondem ao canal
telefônico i+15.
• O bit b0 do timeslot 0 assinalado com R é reservado para uso internacional,
e para transmissão de CRC-4, enquanto os bits assinalados com X são
reservados para uso nacional. Os bits X do timeslot 16 do quadro Q1 são
bits de reserva e o bit Y é utilizado para alarme de multiquadro remoto.
No caso do uso da sinalização de canal comum, a estrutura de multiquadro
desaparece e o timeslot 16 passa a ser utilizado como um canal de dados de
64 kbit/s. Na sinalização de canal comum, além da sinalização de linha são
transmitidas outras informações tais como: a seleção numérica, dados de
tráfego, roteamento, otimizando assim o uso do timeslot 16. Caso não seja
necessário utilizar o timeslot 16 para sinalização de canal comum, ele pode
ser utilizado para a transmissão de um canal de 64kbit/s de voz ou dados.
No PCM30 o procedimento de alinhamento de quadro utilizado é mostrado na
Figura 2.12. Pode se observar um atraso na confirmação da perda do
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alinhamento, pois é considerado somente após três ausências sucessivas do
PAQ. A confirmação do alinhamento é feita pela presença do bit (b1=1) no
timeslot 0 do quadro que segue ao que tinha o PAQ. Quando ocorre a perda
do alinhamento de quadro o equipamento terminal do lado oposto é informado
através do bit de alarme urgente A (b2=1). Normalmente são necessários 500
µs para realinhar o quadro. Uso dos bits do
timeslots 0 Uso dos bits do
timeslots 16 Quadro Palavra de alinhamento
de quadro Palavra de
Serviço Canal de sinalização de linha
a b c d a b c d b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
Uso dos timeslots 1…15 e 17…31
Canal de voz
Q0 R 0 0 1 1 0 1 1 - 0 0 0 0 X A X X b0 … b7 Q1 - R 1 A X X X X X canal 1 canal 16 b0 … b7 Q2 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 2 canal 17 b0 … b7 Q3 - R 1 A X X X X X canal 3 canal 18 b0 … b7 Q4 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 4 canal 19 b0 … b7 Q5 - R 1 A X X X X X canal 5 canal 20 b0 … b7 Q6 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 6 canal 21 b0 … b7 Q7 - R 1 A X X X X X canal 7 canal 22 b0 … b7 Q8 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 8 canal 23 b0 … b7 Q9 - R 1 A X X X X X canal 9 canal 24 b0 … b7 Q10 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 10 canal 25 b0 … b7 Q11 - R 1 A X X X X X canal 11 canal 26 b0 … b7 Q12 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 12 canal 27 b0 … b7 Q13 - R 1 A X X X X X canal 13 canal 28 b0 … b7 Q14 R 0 0 1 1 0 1 1 - canal 14 canal 29 b0 … b7 Q15 - R 1 A X X X X X canal 15 canal 30 b0 … b7
Figura 2.11 - Estrutura do multiquadro do PCM30
Não
Sim
Sim
Sim
Alinhado
PAQ ?
PAQ ?
PAQ ?
b1 = 1 ?
PAQ ?
Alinhado
Alinhado
Realinhando
Realinhando
↓ Atraso de tempo
PAQ = x0011011
PAQ ?
Confirmação do realinhamento
↓ 1 quadro
Não
Não Não
Sim Não
Sim
Sim
Não
Confirmação da perda do alinhamento
↓ 1 bit
Seta bit A = 0
↓ 2 quadros
↓ 2 quadros
↓ 2 quadros Seta bit A = 1
↓ 1 quadro
Figura 2.12 - Procedimento de alinhamento no PCM30
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22..88..33 Comparação dos sistemas PCM de 1a ordem.
Os sistemas baseados no PCM24 foram os primeiros a serem utilizados e
tinham como objetivo principal a maximização da taxa de bits útil. O sistema
PCM30 foi desenvolvido visando eliminar os problemas que o PCM24
apresentava.
Comparando os dois sistemas percebem-se as seguintes vantagens do
PCM30 sobre o PCM24:
• Melhor desempenho na freqüência de voz, uma vez que os canais
telefônicos possuem 8 bits, enquanto que no PCM24 existem em
média apenas 7 5/6 bits.
• Maior rapidez no realinhamento do quadro, uma vez que o PAQ é
recebido agrupado a cada 500 µs no PCM30.
• Uma taxa de transmissão 16 vezes superior a do PCM24 na
sinalização por canal comum.
• Melhor compatibilidade com as taxas de bits das centrais de
comutação digital (2M e 8Mbit/s).
• Melhor utilização da capacidade dos cabos, resultando em um
aumento de 25% no número de canais de voz nos mesmos cabos.
Características Específicas PCM30 PCM24 Lei de Codificação/Decodificação A= 87,6 µ = 255 Segmentos utilizados na curva 13 15 Número de canais de voz 30 24 Quantidade de bits por quadro 8 × 30 + 8 × 2 = 256 8 × 24 + 1 = 193 Tempo de duração do bit 125µs / 256 = 488 ns 125µs / 193 = 650 ns Taxa de bits do sistema 256 × 8000 = 2048 kbit/s 193 × 8000 = 1544 kbit/s Largura de banda do meio 2048 × 0.8 = 1.64 MHz 1544 × 0.8 = 1.24 MHz Duração de um timeslot 488 × 8 = 3.9µs 650 × 8 = 5.2µs Número de quadros por multiquadro 16 12 Duração de um multiquadro 16 × 125µs = 2 ms 12 × 125µs = 1.5 ms Alinhamento do quadro bits agrupados bits distribuídos Sinalização fora do byte no byte
Figura 2.13 - Características específicas dos sistemas PCM24 e PCM30
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Características Comuns PCM30 e PCM24 Freqüência de amostragem: 8 kHz Duração de um quadro: 125 µs Número de bits por palavra PCM: 8 bits Taxa de transmissão por canal: 8 × 8000 = 64000 = 64 kbit/s
Figura 2.14 - Características comuns dos sistemas PCM24 e PCM30
22..99 Hierarquia Digital Plesiócrona - PDH
Os sistemas PCM primários (PCM30 e PCM24) são apropriados para a
transmissão telefônica digital, para pequenas distâncias com poucos canais
de voz. Para distâncias maiores, passa a ser necessário agrupar um grande
número de canais PCM em um único meio de transmissão, formando um
sistema de ordem superior. O agrupamento dos sinais PCM pode ser
utilizando uma das seguintes técnicas:
• Multiplexador PCM: o sinal digital multiplexado é obtido a partir da
multiplexação TDM de vários sinais analógicos convertidos para PCM ou
das próprias palavras PCM individuais.
• Multiplexador Digital Plesiócrono (PDH): o sinal digital é obtido pela
multiplexação TDM de vários sinais digitais que têm a mesma taxa
nominal de transmissão de bits, mas podendo variar dentro de certos
limites. O nome plesiócrono significa que os sinais de entrada dos
multiplexadores digitais têm a mesma taxa nominal, mas o valor exato tem
uma pequena tolerância, dada em partes por milhão (PPM).
• Multiplexador Digital Síncrono (SDH): o sinal digital é obtido pela
multiplexação TDM de vários sinais digitais que têm exatamente a mesma
taxa de transmissão de bits.
Atualmente é comum o uso de SDH para taxas superiores a 140 Mbit/s,
enquanto o PDH é apenas usado nas taxas inferiores a 140 Mbit/s, sendo
geralmente um tributário de um sistema SDH.
Existem três hierarquias distintas, sendo uma para os sistemas baseados no
sistema primário PCM30, e duas no PCM24, que são a Norte Americana e a
Japonesa.
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Para fins de estudo, utilizaremos apenas a hierarquia baseada no PCM30,
que é empregada também no Brasil. Neste sistema, cada quadro é
encabeçado por uma palavra de alinhamento de quadro para permitir a
sincronização do receptor, existindo também posições definidas para
transportar as informações de serviço (tele supervisão, alarmes, etc.).
Ordem 1 2 3 4 Número de tributários - 4 7 6 Número de canais telefônicos 24 96 672 4 032 Taxa de transmissão de bits (kbit/s) 1 544 6 312 44 736 274 176 Tolerância (PPM) 50 30 20 10 Duração do bit (ns) ≈647 ≈158 ≈22 ≈3.6 Tamanho do quadro (bits) 193 1176 4760 4704 Duração do quadro (µs) ≈125 ≈186 ≈106 ≈17 Designação abreviada 1.5M
(T1 ou DS1) 6M
(T2 ou DS2) 45M
(T3 ou DS3) 274 M
(T4 ou DS4)
Figura 2.15 - Características dos multiplex baseado no PCM24 (Norte Americano)
Ordem 1 2 3 4 Número de tributários - 4 5 3 Número de canais telefônicos 24 96 480 1 440 Taxa de transmissão de bits (kbit/s) 1 544 6 312 32 064 97 728 Designação abreviada 1.5M (J1) 6M (J2) 32M (J3) 98M (J4)
Figura 2.16 - Características dos multiplex baseado no PCM24 (Japonês)
Ordem 1 2 3 4 Número de tributários - 4 4 4 Número de canais telefônicos 30 120 480 1 920 Taxa de transmissão de bits (kbit/s) 2 048 8 448 34 368 139 264 Tolerância (PPM) 50 30 20 15 Duração do bit (ns) ≈488 ≈118 ≈29 ≈7.2 Tamanho do quadro (bits) 256 848 1 536 2 928 Duração do quadro (µs) 125 ≈100 ≈44.7 ≈21 Designação abreviada 2M (E1) 8M (E2) 34M (E3) 140M (E4)
Figura 2.17 - Características dos multiplex baseado no PCM30
Devido à diferença da taxa de transmissão que pode existir entre os
tributários, o número de bits que chegam às entradas de um multiplex
plesiócrono pode diferir de uma para outra entrada. Por este motivo, é
necessário criar um mecanismo que permita compensar esta diferença de
bits, pois caso contrário ocorreria perda ou duplicação de bits (SLIP). O
processo que realiza esta compensação é chamado de justificação.
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PCM 30
30
1
140 Mbits/s
128 kbits/s
canal de voz ou 64kbits/s
canal de voz ou 64kbits/s
MUX E2
2 Mbit/s
256 kbits/s
2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s
MUX E3
8 Mbit/s
576 kbits/s
8 Mbit/s 8 Mbit/s 8 Mbit/s
MUX E4
34 Mbit/s
1792 kbits/s
34 Mbit/s 34 Mbit/s 34 Mbit/s
E1
E2
E3 E4
Figura 2.18 - Processo de multiplexação da hierarquia baseada no PCM30
22..99..11 Hierarquias Plesiócronas e seus Pontos de Interface
×3
×4
J4
J3
T4
T3
J2 = T2
J1 = T1
DS0 = E0 = T0 64 kb/s
E4
E3
E2
E1
×24
×4
×5
×3
×3
×30
×7
×4
×4 ×6
Japão EUA Europa/Brasil
G.711
G.732
G.744
G.753
G.754
G.746
G.733
G.747
Figura 2.19 - Hierarquias Plesiócronas
22..99..22 Processo de Justificação
O processo de justificação tem a função de acomodar a diferença entre a
velocidade de escrita dos tributários e velocidade com que são lida as
informações pela saída do multiplex digital.
No processo de justificação, existem bits de controle que informam sobre a
retirada ou acréscimo de bits de informação no quadro do sinal de saída.
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Estes bits servem para que o receptor, ao demultiplexar o sinal, preserve
todas as informações dos sinais multiplexados.
Existem dois processos básicos de justificação que são a positiva e a
negativa, as quais podem ser utilizadas de forma isolada ou simultânea.
Tanto no caso do uso da justificação positiva como negativa, o tamanho do
quadro não se altera nas situações em que foi feita a justificação.
A justificação negativa é feita quando a escrita dos bits é mais rápida do que a
leitura dos bits do buffer de entrada do multiplex. Neste caso, existe a
necessidade dar vazão aos bits a mais que chegam ao multiplex para que não
haja perda de bits. Isto é feito através do uso de uma posição do quadro para
cada entrada, onde é colocado um bit de informação a mais. Os bits de
controle de justificação são utilizados para indicar se a justificação ocorreu, de
forma que o demultiplexador saberá da existência do bit de informação a mais
no quadro.
Por sua vez, a justificação positiva é feita quando a escrita dos bits é mais
lenta do que a leitura dos bits. Neste caso, existe a necessidade de esperar
até que novos bits cheguem ao multiplex, para evitar que um bit já transmitido
para a saída seja repetido. Isto é feito através do uso de uma posição do
quadro para cada entrada onde normalmente o bit de informação é escrito,
quando é necessária a justificação esta posição é preenchida com um bit de
enchimento (stuffing bit), que será desprezado na demultiplexação. Os bits de
controle de justificação são utilizados para indicar que a justificação ocorreu,
de forma que o demultiplexador saberá qual dos bits de justificação contém
informações e quais são de enchimento.
O momento em que deverá ser feita a justificação é detectado pela
comparação da taxa de entrada de bits no buffer de cada entrada com a taxa
de saída de bits. Uma vez verificada a necessidade de justificação, o código
de justificação é transmitido, e em seguida, a justificação é feita.
O código de justificação é no mínimo triplicado, para evitar que um erro de um
bit resulte na perda de sincronismo de todos os demultiplexadores
dependentes. Para evitar que ruídos do tipo rajada afetem simultaneamente
todos os bits de controle de justificação, estes são distribuídos ao longo do
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V.2006 24
quadro. A análise do código de justificação é feita por decisão majoritária, de
modo que a presença de maioria de zeros (00x, 0X0 ou x00) indica que não
houve justificação, enquanto a maioria de uns (11x, 1x1 ou x11) indica que a
justificação foi feita.
22..99..33 Hierarquia Digital Plesiócrona Européia
A multiplexação utilizada é feita através de intercalação de bits, de modo que
o fluxo contínuo de bits dos tributários é distribuído ao longo do quadro.
BS C1 C2 C3 C4BI(200) C1 C2 C3 C4PAQ BI(208) BI(204)J1 J2 J3 J4ou BI
BI(208) C1 C2 C3 C4
1 … 4 5 … 21213 … 21211 12GRUPO IVGRUPO IIIGRUPO IIGRUPO I
1 … 10 1 … 4 5 … 212 1 … 4 5 … 8 9 … 212
4 x 212 = 848 bits
PAQ = 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 - Padrão de Alinhamento de Quadro BS - Bits de Serviço BI - Bits de Informação C1 C2 C3 C4 - Bits de Controle de Justificação dos tributário 1, 2, 3 e 4 J1 J2 J3 J4 - Bits de Justificação dos tributário 1, 2, 3 e 4
Figura 2.20 - Quadro de 8 Mbit/s (ITU-T G.744)
BI(372) C1 C2 C3 C4BSPAQ BI(380) C1 C2 C3 C4 BI(376)J1 J2 J3 J4ou BI
BI(380) C1 C2 C3 C4
1 … 4 5 … 38413 … 38411 12GRUPO IVGRUPO IIIGRUPO IIGRUPO I
1 … 10 1 … 4 5 … 384 1 … 4 5 … 8 9 … 384
4 x 384 = 1536 bits
PAQ = 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 - Padrão de Alinhamento de Quadro
Figura 2.21 - Quadro de 34 Mbit/s (ITU-T G.753)
BI(472)BSPAQ
17 … 488 5 … 488
C1 C2 C3C4 BI(484)
1 … 4GRUPO VGRUPO IVGRUPO II GRUPO IIIGRUPO I
13 … 161 … 12
6 x 488 = 2928 bits
C1 C2 C3C4 J1 J2 J3 J4ou BI
BI(480)
5 … 81 … 4 8 … 488
GRUPO VI5 … 488
C1 C2 C3C4 BI(484)
1 … 4 5 … 488
C1 C2 C3C4 BI(484)
1 … 4 5 … 488
C1 C2 C3C4 BI(484)
1 … 4
PAQ = 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 - Padrão de Alinhamento de Quadro
Figura 2.22 - Quadro de 140 Mbit/s (ITU-T G.754)
O padrão de alinhamento de quadro utilizado tem 10 bits (ou 12 bits). O
aumento no número de bits do PAQ visa tornar o alinhamento mais seguro,
uma vez que a perda do alinhamento implica na perda das informações
transmitidas em todos os canais.
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O processo de justificação positiva é utilizado. Cada tributário possui 3 bits (ou
5 bits) de controle de justificação Ci . A existência de maioria de 1s no Ci do
tributário indica que o seu bit de justificação correspondente Ji contém bits de
enchimento. Caso contrário este bit conterá um bit de informação.
22..1100 Hierarquia Digital Síncrona - SDH
Em virtude da crescente necessidade de maiores taxas de transmissão de
bits nos enlaces de longas distâncias entre cidades, estados, países e
continentes, e para possibilitar a implantação da RDSI de faixa larga, o ITU-T
especificou a Hierarquia Digital Síncrona - SDH. Neste sistema, o requisito
básico é de que todos os equipamentos estejam sincronizados entre si.
A multiplexação dos tributários síncronos (STM-1, STM-4, STM-16...) é feita
sem que ocorra um aumento de bits, através da simples intercalação de
bytes, de forma que a soma das velocidades dos tributários é igual à
velocidade da saída do multiplex síncrono.
Uma característica importante da SDH é aceitar como tributários algumas das
taxas de transmissão do PDH Norte Americano, Japonês, as taxas do PDH
Europeu (ITU-T), as taxas do padrão SONET (Synchronous Optical
NETwork), permitindo compatibilizar as diversas hierarquias plesiócronas sem
que seja necessário desmanchar os sinais multiplexados até o nível de 64
kbit/s. A compatibilização é feita através da transformação do quadro
plesiócrono em um quadro síncrono ("container"). O container adapta através
de um mapeamento os tributários de baixa ordem para que estes possam ser
transportados na rede síncrona. Nos casos em que os tributários são
assíncronos ou plesiócronos no mapeamento é feito também um processo de
justificação de bit positiva/negativa semelhante a aquela feita na multiplexação
dos sinais plesiócronos no PDH.
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22..1100..11 Mapeamento dos tributários PDH
Figura 2.23 - Mapeamento dos tributários síncronos e assíncronos de 2.048 kbit/s
no VC12 (ITU-T G.707)
A figura 2.33 mostra como é feito o mapeamento de um sinal de E1 no
container virtual VC12, o qual é constituído de 140 bytes, tendo a capacidade
de transmitir 4 x 2048 ± 1 bit para tributários assíncronos, onde a variação do
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V.2006 27
número de bits é assegurada através dos bits de oportunidade de justificação
positiva (S2) e negativa (S1). No caso de tributários síncronos a posição de
cada timeslot é fixada e não há necessidade do mecanismo de justificação.
O conteúdo dos POH é dividido em 4 bytes V5, J2, N2 e K4, transmitidos a
cada 125µs.
Figura 2.24 - Bytes do cabeçalho de caminho POH (ITU-T G.707)
Os containeres C11, C12, C2, C3 e C4 fazem o mapeamento inicial dos
tributários de 1.5M, 2M, 8M, 34M e 140M respectivamente. Os containeres
virtuais (VC) correspondem aos containeres acrescidos dos cabeçalhos de
caminho (POH4).
22..1100..22 Multiplexação dos tributários PDH
As Unidades tributárias (TU) correspondem aos VCs acrescidos de ponteiros
que indicam a posição que os VCs irão ocupar na Unidade de Grupo. A
4 POH - Path Overhead
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primeira multiplexação dos sinais é feita através da justaposição de uma até
sete TUs, formando as Unidades de Grupo Tributárias (TUG). Uma segunda
multiplexação é feita através da justaposição das TUG, formando um VC de
ordem superior (VC4 e VC3), os quais acrescidos de um pointer passarão a
formar as Unidades Administrativas (AU). Finalmente, uma última
multiplexação é feita justapondo as AUs, formando a Unidade de Grupo
Administrativo (AUG).
Figura 2.25 - Possibilidades de multiplexação dos tributários no SDH
Figura 2.26 - Mapeamento e multiplexação do sinal E1 no STM-1
E1
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Figura 2.27 - Mapeamento e multiplexação do sinal E1 na TUG-2
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Figura 2.28 - Multiplexação das TUG-2 no STM-1
22..1100..33 Quadro STM-1
O quadro básico do sistema SDH é o STM-1, composto de nove linhas de 270
bytes, sendo que os nove primeiros bytes de cada linha são destinados aos
cabeçalhos de seção e aos ponteiros da AUs. O restante dos bytes de cada
linha é destinado ao Payload5 de informação que contém uma AUG. A
quantidade total de bits do quadro é de 270 x 9 x 8 = 19440 bits, os quais se
repetem a cada 125µs resultando em uma taxa de transmissão de bits de 155
520 kbit/s (156 M).
5 Payload - Espaço onde as informações dos tributários são transmitidas.
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Payload de Informação das AU
Cabeçalho de Seção dos Multiplexadores (MSOH)
Cabeçalho de Seção dos Regeneradores (RSOH)
Ponteiro das AUs1 linha
5 linhas
3 linhas
9 bytes 261 bytes
270 bytes
Figura 2.29 - Estrutura do quadro do STM-1
No STM-1 o cabeçalho de seção é dividido em duas partes que têm funções
diferenciadas. O Cabeçalho de Seção dos Regeneradores (RSOH) contém
as informações de alinhamento de quadro e outras informações utilizadas
pelos regeneradores, enquanto o Cabeçalho de Seção dos Multiplexadores
(MSOH) passa totalmente transparente pelos regeneradores, sendo utilizado
para multiplexar e demultiplexar as AUs.
Figura 2.30 - Estrutura e significado dos bytes do SOH6 do STM-1
22..1100..44 Quadro STM-N
A formação dos módulos de transporte síncrono (STM-N) ocorre através da
intercalação de bytes de "N" AUGs e o acréscimo dos cabeçalhos de seção
(SOH).
No caso dos módulos de transporte síncrono de ordem superior STM-4, STM-
16, a estrutura básica é constituída pelas mesmas nove linhas, sendo que
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V.2006 32
cada linha possui Nx270 bytes, que correspondem à intercalação de N
estruturas STM-1 byte a byte. As taxas de transmissão destes módulos são,
portanto: STM-4 = 4xSTM-1 = 622 080 kbit/s; STM-16 = 16xSTM-1 = 2 488
320 kbit/s.
Nível do SDH Taxa de bits do SDH (kbit/s) 0 51 840 1 155 520 4 622 080
16 2 488 320 64 9 953 280
256 39 813 120
Figura 2.31 - Taxas de bit da hierarquia SDH.
22..1100..55 Vantagens da SDH
Entre as principais vantagens da hierarquia digital síncrona podemos
ressaltar:
• É um padrão mundial que permite a compatibilização das hierarquias
plesiócronas e síncronas existentes.
• Possui capacidade de transmissão suficiente para as futuras
necessidades de transmissão.
• Possibilita o acesso direto aos tributários de baixas taxas de transmissão
sem descer na hierarquia através da demultiplexação.
• Existe uma grande facilidade para aumentar as taxas de transmissão,
devido à ausência de bits de justificação, utilizando-se exclusivamente da
intercalação de bytes.
• É compatível com as técnicas de comutação ATM 7.
22..1111 Sincronização da Rede
Todos os sistemas digitais necessitam de uma fonte de freqüência ou “relógio”
para temporizar as operações internas e externas. Operações temporizadas
6 SOH - Section Overhead 7 ATM - Assyncronous Transfer Mode
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V.2006 33
por uma fonte única de freqüência não requerem fontes especialmente
estáveis, uma vez que todos os elementos temporizados sofrem as mesmas
variações no tempo. No entanto, a situação é totalmente diferente quando
existem transferências entre dois equipamentos síncronos. Mesmo que o
relógio do terminal receptor esteja sincronizado ao terminal transmissor em
longo-prazo, as variações de curto-prazo do relógio podem provocar danos a
integridade dos dados transferidos.
A sincronização é necessária em um sistema de transmissão, para recuperar
o relógio para amostrar os dados de entrada, e realizar o alinhamento para
identificar os canais em um sinal TDM.
O sinal de relógio sempre possui certa instabilidade, sendo a instabilidade de
freqüência um dos aspectos mais importantes. A taxa em que a freqüência
do relógio muda pode ser rápida (jitter) ou lenta (wander)8. As principais
fontes de instabilidade do relógio em uma rede são:
• Ruídos e interferências.
• Mudanças no comprimento do meio de transmissão.
• Mudanças na velocidade de propagação.
• Efeito Doppler devido ao movimento dos terminais móveis.
• Geração de relógios irregulares.
Por outro lado, quando existe a interligação entre equipamentos digitais que
utilizam freqüências autônomas, haverá sempre uma diferença entre os dois
relógios, independente da precisão destes. Devido à diferença dos relógios,
pode ocorrer à interrupção da seqüência de dados, pela perda ou duplicação
de bits, efeito que é conhecido com slips. A ocorrência de slips não
controlados geralmente causa a perda do sincronismo de quadro, de modo
que os slips devem acontecer apenas pela repetição ou apagamento de um
quadro inteiro. O efeito audível dos slips na voz digitalizada é um “click”
ocasional. Em modems analógicos de alta velocidade, a ocorrência de slips
causa erros de dados.
8 O ponto de divisão mais aceito entre wander e jitter é de 10 Hz.
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V.2006 34
Os motivos básicos para que os requisitos de temporização de uma rede
digital sejam analisados com cuidado são: a rede deve evitar a ocorrência de
slips não controlados; o plano de sincronização deve estabelecer uma taxa
máxima de slips controlados.
Existem seis abordagens básicas de sincronizar uma rede digital:
• Plesiócrona.
• Bits de enchimento ao longo de toda a rede.
• Sincronização mútua.
• Sincronização através de relógio Mestre.
• Sincronização Mestre-Escravo.
• Rede Comutada a Pacotes.
22..1111..11 Plesiócrona
Uma rede plesiócrona não possui sincronização, mas apenas utiliza relógios
altamente precisos em todos os nós de comutação, de modo que a taxa de
slips entre nós seja razoavelmente baixa. Este método é de implementação
mais simples, pois não requer a distribuição do relógio pela rede, no entanto,
implica que os pequenos nós de comutação também tenham as onerosas
fontes de relógio altamente precisas.
O método plesiócrono é utilizado para sincronizar a rede de interconexão
internacional. A recomendação G.811 do ITU-T estabelece como objetivo de
estabilidade uma tolerância de 10-11 para os gateways internacionais, o que
representa uma taxa de um slip controlado a cada 70 dias. Para se obter esta
precisão é necessária a utilização de relógios atômicos de césio nos nós
internacionais.
22..1111..22 Bits de enchimento ao longo de toda a rede
Se todos os enlaces e nós comutadores da rede são projetados para uma
taxa levemente superior a taxa nominal dos processos de digitalização, então
todos os sinais de voz podem ser propagados através da rede sem que
ocorram slips, colocando bits de enchimento para completar a taxa nominal
do canal. Neste caso nenhum relógio precisa ser sincronizado com o outro, e
podem ser utilizados relógios com certo grau de imprecisão.
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V.2006 35
22..1111..33 Sincronização mútua
Na mútua sincronização, é obtida uma freqüência de relógio comum através
da troca de referências entre todos os nós da rede. Cada nó realiza a média
das referências de entrada e utiliza este como relógio local e para
transmissão. Após o período de inicialização, o relógio da rede normalmente
converge para uma freqüência estável. O principal ponto forte neste método
é a não dependência de nós específicos, permanecendo operando mesmo
com a falha do relógio de qualquer nó.
22..1111..44 Sincronização Mestre
Um relógio mestre é transmitido para todos os nós da rede, fazendo com que
todos os nós fiquem amarrados em uma freqüência comum. Todos os nós
precisam estar conectados diretamente ao mestre da rede, implicando em
meios de transmissão disponíveis para a distribuição da referência.
22..1111..55 Sincronização Mestre-Escravo.
É uma configuração que distribui a referência mestre da rede através dos
próprios canais existentes. Inicialmente a referência é distribuída para um
pequeno conjunto de nós da parte superior da hierarquia. Após estes nós
sincronizarem seus relógios com a referência, removendo o jitter, a referência
é passada para os nós inferior na hierarquia através dos enlaces digitais
existentes. Cada nó recebe a referência de um nó de nível superior, e após
se sincronizar repassa a referência para um outro nó.
Como todos os nós da rede estão sincronizados direta ou indiretamente com
a mesma referência, eles têm a mesma taxa nominal, e por isso slips não
devem ocorrer.
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V.2006 36
NC NC
NC
NC
NCNC
NC
NC
NCNC
NCNC NC
NC NC NC NC NC NC
a) Sincronização Mútua b) Sincronização Mestre c) Sincronização Mestre-
Enlaces sincronizadosi di
RelógioM
RelógioM
Figura 2.32 - Métodos de sincronização de rede.
22..1111..66 Rede Comutada a Pacotes.
As redes comutadas a pacotes quebram as mensagens em blocos de dados
identificados (pacotes). Entre os blocos os meios de transmissão da rede
transmitem códigos nulos ou mensagens de controle. Neste caso, desde que
os blocos sejam limitados, as diferenças de relógio podem ser absorvidas
evitando a perda de dados.
22..1122 Utilização dos meios para a transmissão digital.
Entre os meios de transmissão utilizados para a transmissão digital, temos os
condutores de cobre que também são usadas na transmissão analógica, e as
fibras óticas que são usadas exclusivamente para a transmissão digital.
Meio de Transmissão Medidas (mm) 9 Freqüência (MHz)
Par Simétrico 0.4 a 1.2 < 2 Mini Cabo Coaxial 0.7 / 2.9 0.2 …20 Pequeno Cabo Coaxial 1.2 / 4.4 0.06…70
Condutor de cobre
Cabo Coaxial Normal 2.6 / 9.5 0.06…300 Meio de Transmissão Medidas (µm) 10 Comprimento de onda (nm)
820 …900 Multimodo de Índice Gradual 50 / 125
1270 …1330 Fibra óptica Monomodo 10 / 125 1300 ou 1550
Figura 2.33 - Características dos meios de transmissão digital.
9 Nos cabos coaxiais as medidas se referem ao diâmetro externo do núcleo e diâmetro interno da casca
condutora. 10 Nas fibras ótica as medidas se referem ao diâmetro externo do núcleo e diâmetro total da fibra de vidro.
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Meio de Transmissão 2 Mbit/s 8 Mbit/s 34 Mbit/s 140 Mbit/s HDB3
Par simétrico 1.73.5 km
HDB3 4B/3T Mini cabo coaxial
4 km 2 km
4B/3T 4B/3T ou CMI Cabo coaxial pequeno
4 km 2 km
4B/3T 4B/3T ou CMI Cabo coaxial normal
9.3 km 4.65 km
Fibra multimodo de índice gradual Binário ou CMI
Binário ou CMI 5B/6B 5B/6B
820…900 nm 8…12 km 9…11 km 5.5 km 5 km 1300 nm 20 km 15 km 12...21 km 7 km
Fibra multimodo de índice gradual Binário ou CMI 5B/6B 5B/6B 5B/6B
820…900 nm 12…16 km 10…15 km 10…13 km 1300 nm 30…40 km 25…35 km 29…39 km 20…30 km
Fibra monomodo 5B/6B 5B/6B 1300 nm 30…55 km 30…50 km 1550 nm 40…70 km
Figura 2.34 - Códigos de linha utilizados e distância entre regeneradores.
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22..1133 Componentes da rede SDH
MUX SDH
DXC
MUX SDH
Path(caminho) POH
Seção de Multiplexador SOH Seção de Multiplexador SOH
Seção de Regenerador SOH
Seção de Regenerador SOH
PDH
ATM IP
PDH
ATMIP
RSTM-N STM-N STM-N
Figura 2.35 - Elementos de rede SDH e funções das seções do SOH.
22..1133..11 Regenerador
R STM-N STM-N
Figura 2.36 - Símbolo do Regenerador.
As principais funções do regenerador são:
• Equalização - restaurar o sinal na forma analógica para reduzir o máximo
às interferências entre símbolos e ruído.
• Amplificação Linear - compensar a atenuação sofrida pelo sinal.
• Recuperação do Relógio - retirar a informação de relógio da linha de
entrada para controlar e temporizar o funcionamento do regenerador.
• Amostragem - extrair as amostras do sinal de entrada.
• Discriminação de níveis - detectar o nível no quais as amostras se
enquadram.
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V.2006 39
• Reconstrução do sinal - criar um sinal regenerado e transmiti-lo.
Além das operações acima os regeneradores tratam as informações contidas
no RSOH, enviando e recebendo alarmes de faltas ocorridas na seção de
regeneradores.
SinalRegenerado
Sinal deEntrada
EQUALIZADOR
EXTRAÇÃO DO RELÓGIO
AMOSTRADOR
RETIFICADOR
DETECÇÃODE NÍVEIS
RECONSTRUÇÃODO SINAL
Figura 2.37 - Diagrama de Blocos do Regenerador.
O modo mais comum de sincronizar um relógio de receptor com o relógio do
transmissor é utilizando um circuito PLL11. O detector de fase mede a
diferença de fase do relógio externo e do relógio gerado localmente através
da diferença entre os pontos em que os dois sinais cruzam o zero. Quando o
relógio externo cruza o zero antes do relógio interno, um pulso positivo é
gerado e caso contrário um pulso negativo é gerado. A saída do detector de
fase é filtrada para eliminar os ruídos, e então o valor da diferença de fase é
utilizado para ajustar a freqüência de um oscilador controlado por tensão
(VCO).
Relógio externo Erros de fase
Tensão de controle do VCO
Detetorde fase
Relógiolocal
VCO
X1
1
2 2
3
34
4
Figura 2.38 - Circuito de recuperação do relógio (PLL).
22..1133..22 Equipamento PDH primário
É o equipamento que realiza a multiplexação e demultiplexação dos canais
telefônicos. De um lado, possui as entradas e saídas dos 30 canais de
11 PLL - Phase-locked loop
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V.2006 40
telefônicos, e do outro lado possui duas linhas multiplex de entrada e saída do
sistema digital primário. As funções exercidas pelo equipamento são:
• Modulação e demodulação PCM.
• Multiplexação e demultiplexação TDM dos 30 canais.
• Composição do quadro do PCM30 na transmissão.
• Inserção e extração da sinalização de linha de cada canal.
• Alinhamento do quadro na recepção.
• Monitoração e alarmes.
• Geração do relógio para a transmissão de 2.048kHz ± 50ppm.
• Recuperação do relógio a partir do sinal PCM de entrada.
• Codificação de linha.
22..1133..33 Terminais de linha (Multiplexadores)
Os multiplexadores combinam tributários PDH, SDH, ATM, RDSI, FRAME
RELAY e outros, formando quadros de maiores taxas (STM-N). Realizam
também a demultiplexação destes sinais.
PDH
Equipamento
Terminal
SDH STM-N
ATM
RDSI
Figura 2.39 - Símbolo do equipamento terminal de linha.
22..1133..44 Multiplexadores ADM (Add and Drop)
Os multiplexadores ADM além de multiplexar e demultiplexar, permitem
também inserir (ADD) ou extrair (DROP) tributário de menor ordem de um
enlace sem a necessidade de sucessivas etapas de demultiplexação, como
no caso PDH. Estes equipamentos são usados nas redes em anel.
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PDH
Multiplexador
ADM
SDH
STM-N STM-N
ADD DROP
Figura 2.40 - Equipamento multiplexador ADM.
22..1133..55 Digital Cross Connects(DXC)
Este elemento de rede executa todas as funções de um ADM e executa
conexões cruzadas entre anéis (roteamento ou comutação), isto é permite
escolher entre diferentes rotas de saída para onde enviar os tributários
recebidos na entrada.
DXC
STM-16
STM-4
STM-1
E4
E3
E1
STM-16
STM-4
STM-1
E4
E3
E1
Figura 2.41 - Equipamento Cross-connect.
22..1133..66 Anel SDH
A figura a seguir representa a estrutura típica de um anel SDH com vários
tributários. A mistura de diferentes aplicações mostrada na figura é comum
em dados transportados pelo SDH. A rede síncrona permite transmitir sinais
plesiócronos como também serviços como ATM.
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V.2006 42
Figura 2.42 - Estrutura de um anel SDH.
22..1144 Tecnologia WDM
Com o começo do emprego da fibra óptica como meio de transmissão de
sistemas de telecomunicações, final da década de 70, diversas pesquisas
começaram a buscar formas de utilizar toda a banda passante oferecida pelo
novo meio para alcançar taxas de transmissões cada vez maiores.
Nos sistemas de transmissão telefônicos as tecnologias empregadas ou em
desenvolvimento na época, PDH e SDH, baseadas em TDM, atingiam taxas
de transmissão variáveis entre 2Mbit/s até 10 Gbit/s. Taxas que utilizam
menos de 5% da capacidade de transmissão da fibra. Mesmo hoje, com a
possibilidade de fabricação de equipamentos SDH com taxas de 40 Gbit/s ou
acima disso, teríamos um baixo uso de utilização da capacidade da fibra.
No começo dos anos 80 surgiram diversas propostas de equipamentos
WDM12 (Multiplexação por Divisão de Comprimento de onda), os quais
permitiam lançar numa mesma fibra dezenas de canais com altas taxas de
transmissão. Como mostra a Figura 2.43, o espectro de transmissão óptico é
12 WDM - Wave-length Division Multiplexing
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V.2006 43
dividido em diversos canais, mantendo entre eles uma banda de guarda,
sendo todos os canais enviados pela mesma fibra.
A (dB)
λ (nm)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
1275 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600
Canais com λcentral começando em 1528,77nm eterminando em 1560,61 nm, com bandas de guardade 100 Ghz (29 canais) ou 50 Ghz (57 canais).
Figura 2.43 - Sistemas WDM, utilizando a janela de 1550nm, enviam diversos
canais ópticos numa mesma fibra.
Inicialmente a tecnologia permitia apenas 4 ou 8 canais com grande
separação entre eles. Mais tarde surgiram sistemas WDM com menor
espaçamento entre canais, permitindo um maior número de canais
multiplexados. Hoje em dia podemos dividir os sistemas WDM em três
categorias, conforme o espaçamento entre os canais:
• CWDM (coarse WDM) espaçamento de 200 GHz entre canais, com 4 a 16
canais
• DWDM (dense WDM) espaçamentos de 100 , 50 ou 25 GHz, com 16 a
128 canais
• UDWDM (ultra dense WDM) espaçamentos inferiores a 25 GHz e com
número de canais superior a 128.
A tecnologia WDM permite o uso mais racional da capacidade de transmissão
das fibras ópticas, diminuindo o custo da transmissão. As concessionárias
utilizam as fibras já instaladas acoplando os equipamentos necessários para
implementação do WDM, com isso eliminam o custo e o tempo necessário
para instalar novas fibras.
CURSO DE TELECOMUNICAÇÕES CEFETSC/SJ
V.2006 44
No sistema telefônico a tecnologia WDM é utilizada para multiplexar sinais
acima de 622 Mbit/s, tais como o STM-16 (2,5 Gbit/s) e o STM-64 (10Gbit/s).
Em termos de espectro os sistemas WDM utilizam as bandas C e L (ver
Figura 2.44 e Figura 2.45), próxima ao comprimento de onda de 1550 nm. Em
alguns casos podem-se utilizar todas as bandas entre as janelas de 1310nm e
1550nm13.
A (dB)
λ (nm)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600
1310 nm 1550 nm
C U L E S O
Fibra LWP
Fibra Comum
Figura 2.44 - Classificação das bandas do espectro óptico entre 1310nm e 1550nm.
Banda Significado Espectro óptico Largura de banda O Original 1.260 a 1.360 nm 100 nm S Short 1.360 a 1.460 nm 100 nm E Expanded 1.460 a 1.530 nm 70 nm C Conventional 1.530 a 1.565 nm 35 nm L Long 1.565 a 1.625 nm 60 nm U Ultra long 1.625 a 1675 nm 50 nm
Figura 2.45 - Denominação, λ e largura de banda das faixas do espectro óptico nas
janelas de 1310 e 1550 nm
13 O desenvolvimento de fibras com baixa atenuação devido aos íons de hidroxila (+OH), fibras SM- LWP (monomodo com baixo pico d´agua), estão favorecendo pesquisas para melhor aproveitamento do espectro óptico.
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V.2006 45
22..1155 Componentes de redes WDM
As redes WDM são compostas basicamente por cinco equipamentos:
Transponder, Multiplexadores, Amplificadores Ópticos, OADM e ODXC.
Abaixo descreveremos sucintamente cada um deles.
a) Transponder
É o equipamento destinado a interligar os equipamentos SDH aos
multiplexadores ópticos. Em geral os equipamentos SDH possuem saídas
ópticas com λ = 1550 nm, o transponder converte uma entrada laser de
espectro largo em um sinal de espectro estreito e vice-versa. Para cada
comprimento de onda é necessário um transponder. No lado de entrada o
sinal pode ser de 850/1310/1550nm, enquanto que no lado DWDM o
comprimento é de 15xx nm de acordo com os canais especificados pelo
padrão G.692 do ITU-T. Além da conversão de comprimentos de onda o
transponder também equaliza (reformata, retemporiza e regenara) o sinal.
Figura 2.46 - Transponder Óptico.
b) Multiplexador/Demultiplexador
O equipamento multiplexador é um componente passivo, não fornece
potência para o sinal. Geralmente utilizam tecnologia de acopladores
baseados em fusão de fibra para multiplexar e de grades de Bragg para
demultiplexar.
Os dispositivos multiplexadores são formados por cadeias de acopladores 2:1
obtidos da fusão controlada dos núcleos de duas fibras monomodo. Como
comentado anteriormente atualmente existem equipamentos que multiplexam
128 λ ou mais.
TRANSPONDER
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λ1
λ2
λ1, λ2
λ3
λ4
λ3, λ4
λ1, λ2, λ3, λ4
Figura 2.47 - Princípio de funcionamento do acoplador óptico.
Os demultiplexadores consistem em grades de Bragg vinculadas com
circuladores ópticos. As grades de Bragg são pedaços de fibra óptica
monomodo com variações do índice de refração ao longo do eixo. Conforme
a mudança do índice de refração o λ é refletido, retornando seu caminho,
enquanto os outros seguem sem alterações. O λ que retorna é encaminhado
para uma saída conectada a um receptor óptico
Grade de Bragg
Figura 2.48 - Grade de Bragg e um circuito com circuladores e a grade de Bragg
selecionando comprimentos de onda para demultiplexação.
c) Pré-amplificadores e Amplificadores Ópticos de Linha
Eles são amplificadores construídos com fibras dopadas com érbio. Muitas
vezes o valor de saída desses amplificadores é fixo (ex. 20 dBm), sendo o
ganho obtido da diferença entre o valor de entrada e o valor de saída do
amplificador. Em alguns casos os amplificadores permitem ajuste automático
da potencia do sinal, o equipamento receptor monitora o valor do sinal de
recepção e envia para o amplificador da transmissão qualquer mudança
ocorrida, o amplificador da transmissão estabelece novo ganho para
compensar a alteração do sinal de saída.
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λ1
λ2
λ3
λ4
λn
M U X
λ1,λ2, λ3,...,λn
Amplificador Óptico
Pré-Amplificador
λ1
λ2
λ3
λ4
λn
D E M U X
D E M U X
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
BAN
CO
DE
TRAN
SPO
ND
ERES
BAN
CO
DE
TRAN
SPO
ND
ERES
Figura 2.49 - Enlace ponto a ponto de WDM.
d) OADM (Multiplexador Add Drop Óptico)
O OADM é o equivalente ao ADM, porém os tributários do OADM são os
comprimentos de ondas multiplexados na fibra. O OADM pode inserir ou
retirar um comprimento de onda de um fluxo com diversos comprimentos de
onda multiplexados
OADM
λ1, λ2, ..., λn, λ1, λ2, ..., λn,
Inserindo novo λ2Retirando λ2
Figura 2.50 - Diagrama do OADM.
e) ODXC (Comutador Digital Óptico)
O ODXC permite comutar entre anéis fluxos de comprimentos de ondas
multiplexados.
ODXC
λ1, λ2
Inserindo novo λ2Retirando λ2
λ3, λ4
λ1, λ3
λ2, λ4
Figura 2.51 - Diagrama do ODXC.
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V.2006 48
22..1166 Referências bibliográficas
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